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GIST研究人員發(fā)現(xiàn)更安全的電動汽車電池的關(guān)鍵

時間:2022-05-13 08:03來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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       據(jù)外媒報道，韓國光州科技研究院（Gwangju Institute of Science and Technology，GIST）的研究人員表示已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了更安全的電動汽車電池和儲能設(shè)備的關(guān)鍵。更具體地說，該研究所的科學(xué)家揭示了儲能設(shè)備在運行過程中熱特性的關(guān)鍵變化，為電動汽車電池或其他儲能設(shè)備更好地實現(xiàn)熱管理鋪平了道路。有效管理電動汽車電池等儲能設(shè)備的熱特性是避免熱失控的關(guān)鍵，因為熱失控可能導(dǎo)致火災(zāi)。
圖片來源：韓國光州科技研究院
 
       研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)了雙電層電容器（EDLC）在充電和放電過程中熱特性的關(guān)鍵變化，這將有助于制定未來的熱管理策略。EDLC又稱超級電容器，有助于確保電力系統(tǒng)的質(zhì)量和短期可靠性。EDLC可以非�？焖俚爻浞烹�，并且對于滿足電動汽車的電池存儲需求變得越來越重要。與存儲能量的傳統(tǒng)電容器一樣，EDLC中的電能存儲在分離板之間的電場中。
 
       現(xiàn)代儲能設(shè)備，例如超級電容器和電池，具有高度依賴溫度的性能。如果設(shè)備過熱，它就會容易受到稱為“熱失控”的情況的影響。
 
       當(dāng)電池的溫度迅速升高時，幾毫秒內(nèi)可能就會發(fā)生熱失控。而一旦發(fā)生熱失控，存儲在電池中的能量會突然釋放，從而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，即車輛的電池組內(nèi)會產(chǎn)生大約400攝氏度的極高溫度。
 
       熱失控會導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)。對于汽車制造商來說，采用最佳的熱管理策略是電動汽車安全運行的必要條件。GIST研究人員對作為熱測量技術(shù)基礎(chǔ)的EDLC的熱特性進(jìn)行了研究，并揭示了重要的新信息。
 
       EDLC用于存儲再生制動產(chǎn)生的能量，并在駕駛員需要時可為加速提供必要的動力。它們可以非常快速地充電和放電。該超級電容器通常用于提高電動汽車的整體效率。
 
       研究領(lǐng)導(dǎo)者Jae Hun Seol教授解釋說，通過使用測量材料熱導(dǎo)率的科學(xué)方法3ω 熱線法，研究人員能夠用微量的電極電解質(zhì)體積實時測量EDLC的熱容量變化，以測試吸附（離子附著在導(dǎo)電材料上）和解吸（離子被吸入材料中）。
 
       該研究小組在靜態(tài)條件下和充電循環(huán)期間都進(jìn)行了這些實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗中正負(fù)極的溫度在充電過程中分別變化了0.92%和0.42%，相當(dāng)于各自的熱容量降低了9.1%和3.9%，理論上可以減少電池?zé)崾Э匕l(fā)生的幾率。
 
       Seol教授表示：“根據(jù)熱力學(xué)理論，系統(tǒng)的離子構(gòu)型熵（一種隨機(jī)性的度量）在充電過程中會降低。這也會影響系統(tǒng)的自由能，并導(dǎo)致Cp（熱容量）降低。”該團(tuán)隊還改變了氫氧化鉀電解質(zhì)的濃度，以了解鈣濃度對EDLC性能的影響。
 
       研究人員發(fā)現(xiàn)，EDLC顯示出最大電容，即存儲在電容器導(dǎo)體上的電荷與其電勢差的比值，以及當(dāng)電解質(zhì)濃度增加時熱容量降低。研究小組將其歸因于電解質(zhì)濃度的變化以及對離子遷移率的影響，其中離子遷移率是離子通過電場的速度。
 
       Seol教授說稱：“這項研究的一個重要發(fā)現(xiàn)是充電和放電也會改變EDLC的熱容量（Cp），并將擴(kuò)展我們對EDLC潛在熱物理的理解。事實上，該研究結(jié)果被認(rèn)為是朝著未來有效的熱管理策略邁出的重要一步，或可打造出更安全、更可靠的儲能設(shè)備。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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